CN115512916A - 一种适用于低温烧结的氧化锌压敏电阻材料及其制备方法 - Google Patents

一种适用于低温烧结的氧化锌压敏电阻材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115512916A
CN115512916A CN202211286501.1A CN202211286501A CN115512916A CN 115512916 A CN115512916 A CN 115512916A CN 202211286501 A CN202211286501 A CN 202211286501A CN 115512916 A CN115512916 A CN 115512916A
Authority
CN
China
Prior art keywords
oxide
zinc oxide
temperature
sintering
low
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211286501.1A
Other languages
English (en)
Inventor
宋和
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dongguan E Leo Electronics Co ltd
Original Assignee
Dongguan E Leo Electronics Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dongguan E Leo Electronics Co ltd filed Critical Dongguan E Leo Electronics Co ltd
Priority to CN202211286501.1A priority Critical patent/CN115512916A/zh
Publication of CN115512916A publication Critical patent/CN115512916A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/10—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
    • H01C7/105—Varistor cores
    • H01C7/108—Metal oxide
    • H01C7/112—ZnO type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C17/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors
    • H01C17/30—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for baking

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

本发明涉及电阻器技术领域，具体涉及一种适用于低温烧结的氧化锌压敏电阻材料及其制备方法，本发明提供的电阻材料，包括如下质量百分比的组分：氧化锌90‑92％、氧化钴0.1‑2％、碳酸锰0.1‑3％、氧化铝0.05‑1％、二氧化钛4‑8％、氧化铋0.1‑3％、氧化锑0.1‑2％、氧化铌2‑4％、氧化铜0.01‑0.3％、二氧化硅0.2‑4％、氧化铬0.2‑2％和氧化钨1‑5％；通过合理的组分配比，降低了烧结温度，产品的极间差变小，非线性提升，环形压敏电阻性能得到优化；本发明提供的制备方法，其工艺流程简单，制备容易，可以满足大批量的生产制造需求。

Description

一种适用于低温烧结的氧化锌压敏电阻材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电阻器技术领域，特别是涉及一种适用于低温烧结的氧化锌压敏电阻材料及其制备方法。
背景技术
现阶段的氧化锌压敏电阻制造过程，烧结工艺所需的最高温度均在1320度以上，甚至有些烧结工艺更是达到了1340度以上。如此高的烧结温度，将会对产品的微观晶粒造成破坏，使其异常长大，从而导致产品性能下降，并且在之后的下游使用过程中容易出现受热断裂的情况。除此以外，高温烧结过程中很难控制温度的稳定性，会产生产品性能的波动。最后，高温烧结工艺会产生较高的保温功率，是对资源的一种浪费。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种适用于低温烧结的氧化锌压敏电阻材料及其制备方法，以降低产品的烧结温度，提高产品的性能稳定性，提高产品的焊接强度，减小受热碎裂可能。
本发明采用的技术方案是：
一种适用于低温烧结的氧化锌压敏电阻材料，包括如下质量百分比的组分：
氧化锌90-96％、氧化钴0.1-1％、碳酸锰0.1-1％、氧化铝0.05-0.5％、二氧化钛1-2％、氧化铋0-0.3％、氧化锑0.01-0.5％、氧化铌0-0.05％、氧化铜0.01-0.05％、二氧化硅0.1-0.4％、氧化铬0.2-0.4％和氧化钨0-0.05％。
进一步地，包括如下质量百分比的组分：
氧化锌90-92％、氧化钴0.1-0.5％、碳酸锰0.1-1％、氧化铝0.1-0.5％、二氧化钛1-2％、氧化铋0-0.3％、氧化锑0.01-0.5％、氧化铌0-0.05％、氧化铜0.01-0.05％、二氧化硅0.1-0.4％、氧化铬0.2-0.4％和氧化钨0-0.05％。
进一步地，包括如下质量百分比的组分：
氧化锌90-92％、氧化钴0.3-0.5％、碳酸锰0.5-1％、氧化铝0.15-0.3％、二氧化钛1.5-2％、氧化铋0 -0.2％、氧化锑0.05-0.4％、氧化铌0-0.05％、氧化铜0.01-0.05％、二氧化硅0.1-0.4％、氧化铬0.2-0.4％和氧化钨0-0.05％。
采用上述的电阻材料制备低温烧结的氧化锌压敏电阻的方法，包含如下步骤：
S1、按照质量百分比备料；
S2、将备好的原料混合、研磨、造粒，制成粉体；
S3、将粉体干压成型，制成环形坯片；
S4、在隧道窑中进行排胶和烧结，排胶时间2-4小时，烧结保温温度为1200-1260度，保温时间2-6小时；
S5、对烧结后的瓷片印刷银电极，并进行银的还原，制得低温烧结的氧化锌压敏电阻。
进一步地，S2中制成的粉体的平均粒径分布在50-100μm。
进一步地，S3中的环形坯片的外径为11-12mm，内径为6.5-mm。
进一步地，S4中烧结过程中的升温速率控制在1-3度/分钟。
进一步地，S5中于700-900度的温度进行银的还原。
本发明的有益效果如下：
1、本发明提供的电阻材料，通过合理的组分配比，并以氧化铋和氧化锑等组分的低熔点，在800-900温度下实现相变，生成玻璃相混合物，增强液相传质导热，加速其他辅料的结合和相变，降低主料氧化锌晶粒长大的热力学能，实现低温下氧化锌的半导化，并且由于降低了烧结温度，对比较高温度烧结，晶粒生长过程更加平滑，晶粒剧烈长大的现象减少，从而一致性有所提高，最终宏观产品的极间差变小，非线性提升，环形压敏电阻性能得到优化；
2、本发明提供的制备方法，其工艺流程简单，制备容易，可以满足大批量的生产制造需求。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照实施例对本发明进行更全面的描述，以下给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。实施例中使用到的各类原料，除非另有说明，均为常见市售产品。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明实施例中揭露的数值是近似值，而并非确定值。在误差或者实验条件允许的情况下，可以包括在误差范围内的所有值而不限于本发明实施例中公开的具体数值。
本发明实施例中揭露的数值范围用于表示在混合物中的组分的相对量以及其他方法实施例中列举的温度或者其他参数的范围。
本申请提供的适用于低温烧结的氧化锌压敏电阻材料，包括如下质量百分比的组分：
氧化锌90-92％、氧化钴0.1-2％、碳酸锰0.1-3％、氧化铝0.05-1％、二氧化钛4-8％、氧化铋0.1-3％、氧化锑0.1-2％、氧化铌2-4％、氧化铜0.01-0.3％、二氧化硅0.2-4％、氧化铬0.2-2％、氧化钨1-5％以及适量的水。
本申请提供的电阻材料，其通过合理的组分配比，并以氧化铋和氧化锑等低熔点组分，在800-900温度下实现相变，生成玻璃相混合物，增强液相传质导热，降低主料氧化锌晶粒长大的热力学能，实现低温下氧化锌的半导化，同时加速其他辅料的结合和相变，并且Bi、Sb和Mn等化合物会与ZnO发生反应生成焦绿石等物质，后续在升高温度的过程中，这些物质会分解为Zn-Bi或Zn-Sb等的尖晶石相，富集于晶界处，抑制晶粒的过度生长，保持晶粒的均匀性。其中，Bi和Sb的比例不同会造成该效果的增强或减弱。Al的氧化物也能够与ZnO发生反应，在1000度-1100度直接生成尖晶石相物质，且随着Al的氧化物添加量的增加，该尖晶石物质与ZnO相互形成有限固溶体，晶粒的长大被不断抑制，总体尺寸呈下降趋势，但是Al的氧化物超过某一添加量后，产品趋于线性电阻。
由于降低反应时的烧结温度，对比较高温度烧结，晶粒生长过程更加平滑，晶粒长大的过程受到添加剂的液相传质的促进作用，和尖晶石相富集晶界的抑制作用，从而一致性有所提高，最终宏观产品的极间差变小，非线性提升，环形压敏电阻性能得到优化。
下面为采用上述材料制备氧化锌压敏电阻的具体制备例：
实施例1
本实施例提供的适用于低温烧结的氧化锌压敏电阻的制备方法，包含如下步骤：
S1、按照氧化锌95.67％、氧化钴0.48％、碳酸锰0.86％、氧化铝0.15％、二氧化钛1.55％、氧化铋0.15％、氧化锑0.40％，氧化铜0.02％、二氧化硅0.29％、氧化铬0.43％，进行备料；
S2、将备好的原料混合，加入研磨机中，并在研磨机中加入研磨介质和水，研磨至平均粒径分布在50-100μm，之后通过造粒塔进行造粒，制成粉体；
S3、使用伺服成型机将粉体干压成型，制成外径11.24mm，内径6.9mm的环形坯片；
S4、在隧道窑中进行排胶和烧结，排胶时间2-4小时，烧结保温温度为1200-1260度，保温时间2-6小时，此处整个烧结过程中的升温速率控制在1-3度/分钟；
S5、对烧结后的瓷片印刷银电极，并于700-900度的温度进行银的还原，制得低温烧结的氧化锌压敏电阻。
实施例2
本实施例提供的适用于低温烧结的氧化锌压敏电阻的制备方法，包含如下步骤：
S1、按照氧化锌95.67％、氧化钴0.48％、碳酸锰0.86％、氧化铝0.15％、二氧化钛1.55％、氧化铋0.15％、氧化锑0.40％，氧化铜0.02％、二氧化硅0.29％、氧化铬0.43％，进行备料；
S2、将备好的原料混合，加入研磨机中，并在研磨机中加入研磨介质和水，研磨至平均粒径分布在50-100μm，之后通过造粒塔进行造粒，制成粉体；
S3、使用伺服成型机将粉体干压成型，制成外径11.24mm，内径6.9mm的环形坯片；
S4、在隧道窑中进行排胶和烧结，排胶时间2-4小时，烧结保温温度为1200-1260度，保温时间2-6小时，此处整个烧结过程中的升温速率控制在1-3度/分钟；
S5、对烧结后的瓷片印刷银电极，并于700-900度的温度进行银的还原，制得低温烧结的氧化锌压敏电阻。
实施例3
本实施例提供的适用于低温烧结的氧化锌压敏电阻的制备方法，包含如下步骤：
S1、按照氧化锌95.76％、氧化钴0.48％、碳酸锰0.86％、氧化铝0.19％、二氧化钛1.92％、氧化锑0.05％、氧化铌0.02％、氧化铜0.02％、二氧化硅0.22％、氧化铬0.48％，进行备料；
S2、将备好的原料混合，加入研磨机中，并在研磨机中加入研磨介质和水，研磨至平均粒径分布在50-100μm，之后通过造粒塔进行造粒，制成粉体；
S3、使用伺服成型机将粉体干压成型，制成外径11.24mm，内径6.9mm的环形坯片；
S4、在隧道窑中进行排胶和烧结，排胶时间2-4小时，烧结保温温度为1200-1260度，保温时间2-6小时，此处整个烧结过程中的升温速率控制在1-3度/分钟；
S5、对烧结后的瓷片印刷银电极，并于700-900度的温度进行银的还原，制得低温烧结的氧化锌压敏电阻。
实施例4
本实施例提供的适用于低温烧结的氧化锌压敏电阻的制备方法，包含如下步骤：
S1、按照氧化锌95.73％、氧化钴0.48％、碳酸锰0.87％、氧化铝0.19％、二氧化钛1.92％、氧化铋0.055％、氧化铌0.02％、氧化铜0.02％、二氧化硅0.29％、氧化铬0.39％、氧化钨0.035％，进行备料；
S2、将备好的原料混合，加入研磨机中，并在研磨机中加入研磨介质和水，研磨至平均粒径分布在50-100μm，之后通过造粒塔进行造粒，制成粉体；
S3、使用伺服成型机将粉体干压成型，制成外径11.24mm，内径6.9mm的环形坯片；
S4、在隧道窑中进行排胶和烧结，排胶时间2-4小时，烧结保温温度为1200-1260度，保温时间2-6小时，此处整个烧结过程中的升温速率控制在1-3度/分钟；
S5、对烧结后的瓷片印刷银电极，并于700-900度的温度进行银的还原，制得低温烧结的氧化锌压敏电阻。
对实施例1-4中制得的压敏电阻，分别采用LCR数字电桥测试通流电流10mA和1mA下的压敏电压，以及非线性系数，测试结果如下表所示：
Figure BDA0003900154320000071
参见上述，添加剂氧化铋、氧化锑、氧化铝、氧化钨等物质在反应过程中的机理大致相似，均生成尖晶石相，起到抑制晶粒生长的作用，但是不同添加剂的相变温度不同，所以在相同的温度烧结下，不同添加剂对产品的影响程度不同。实施例2中没有添加氧化铋，对晶粒生长的抑制作用最小，所以晶粒生长程度最大，产品性能上体现出电压和非线性最低的现象；同理，实施例4中没有添加氧化锑，但是相应的增加了氧化钨和二氧化钛，也能够作为晶粒抑制剂，减缓晶粒的生长程度，实现产品所需性能。
本申请提供的压敏电阻制备方法，其工艺流程简单，制备容易，可以满足大批量的生产制造需求，同时，制备原料中通过各组分合理复配，并以氧化铋和氧化锑等的低熔点组分，在800-900过程中实现相变，生成玻璃相混合物，增强液相传质导热，加速其他辅料的结合和相变，降低主料氧化锌晶粒长大的热力学能障，实现低温下氧化锌的半导化。并且由于降低了烧结温度，对比较高温度烧结，晶粒生长过程更加平滑，晶粒剧烈长大的现象减少，从而一致性有所提高，较低的烧结温度使整体的晶粒尺寸变小，晶粒间应力变小，在焊接和受热过程中，对抗突发应力的能力增强，有效防止产品开裂。最终宏观产品的极间差变小，非线性提升，环形压敏电阻性能得到优化，应用前景好。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种适用于低温烧结的氧化锌压敏电阻材料，其特征在于，包括如下质量百分比的组分：
氧化锌90-96％、氧化钴0.1-1％、碳酸锰0.1-1％、氧化铝0.05-0.5％、二氧化钛1-2％、氧化铋0-0.3％、氧化锑0.01-0.5％、氧化铌0-0.05％、氧化铜0.01-0.05％、二氧化硅0.1-0.4％、氧化铬0.2-0.4％和氧化钨0-0.05％。
2.根据权利要求1所述的适用于低温烧结的氧化锌压敏电阻材料，其特征在于，包括如下质量百分比的组分：
氧化锌90-92％、氧化钴0.1-0.5％、碳酸锰0.1-1％、氧化铝0.1-0.5％、二氧化钛1-2％、氧化铋0-0.3％、氧化锑0.01-0.5％、氧化铌0-0.05％、氧化铜0.01-0.05％、二氧化硅0.1-0.4％、氧化铬0.2-0.4％和氧化钨0-0.05％。
3.根据权利要求1所述的适用于低温烧结的氧化锌压敏电阻材料，其特征在于，包括如下质量百分比的组分：
氧化锌90-92％、氧化钴0.3-0.5％、碳酸锰0.5-1％、氧化铝0.15-0.3％、二氧化钛1.5-2％、氧化铋0-0.2％、氧化锑0.05-0.4％、氧化铌0-0.05％、氧化铜0.01-0.05％、二氧化硅0.1-0.4％、氧化铬0.2-0.4％和氧化钨0-0.05％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的电阻材料制备低温烧结的氧化锌压敏电阻的方法，其特征在于，包含如下步骤：
S1、按照质量百分比备料；
S2、将备好的原料混合、研磨、造粒，制成粉体；
S3、将粉体干压成型，制成环形坯片；
S4、在隧道窑中进行排胶和烧结，排胶时间2-4小时，烧结保温温度为1200-1260度，保温时间2-6小时；
S5、对烧结后的瓷片印刷银电极，并进行银的还原，制得低温烧结的氧化锌压敏电阻。
5.根据权利要求4所述的制备低温烧结的氧化锌压敏电阻的方法，其特征在于，S2中制成的粉体的平均粒径分布在50-100μm。
6.根据权利要求4所述的制备低温烧结的氧化锌压敏电阻的方法，其特征在于，S3中的环形坯片的外径为11-12mm，内径为6.5-mm。
7.根据权利要求4所述的制备低温烧结的氧化锌压敏电阻的方法，其特征在于，S4中烧结过程中的升温速率控制在1-3度/分钟。
8.根据权利要求4所述的制备低温烧结的氧化锌压敏电阻的方法，其特征在于，S5中于700-900度的温度进行银的还原。
CN202211286501.1A 2022-10-20 2022-10-20 一种适用于低温烧结的氧化锌压敏电阻材料及其制备方法 Pending CN115512916A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211286501.1A CN115512916A (zh) 2022-10-20 2022-10-20 一种适用于低温烧结的氧化锌压敏电阻材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211286501.1A CN115512916A (zh) 2022-10-20 2022-10-20 一种适用于低温烧结的氧化锌压敏电阻材料及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115512916A true CN115512916A (zh) 2022-12-23

Family

ID=84509298

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211286501.1A Pending CN115512916A (zh) 2022-10-20 2022-10-20 一种适用于低温烧结的氧化锌压敏电阻材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115512916A (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1165125A (zh) * 1995-08-31 1997-11-19 松下电器产业株式会社 氧化锌系陶瓷组合物及其制造方法和氧化锌系非线性电阻
CN1909122A (zh) * 2006-08-08 2007-02-07 深圳顺络电子股份有限公司 多层片式压敏电阻及其制造方法
CN102167579A (zh) * 2010-12-28 2011-08-31 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种低温烧结的ZnO-Bi2O3-B2O3系压敏电阻材料及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1165125A (zh) * 1995-08-31 1997-11-19 松下电器产业株式会社 氧化锌系陶瓷组合物及其制造方法和氧化锌系非线性电阻
CN1909122A (zh) * 2006-08-08 2007-02-07 深圳顺络电子股份有限公司 多层片式压敏电阻及其制造方法
CN102167579A (zh) * 2010-12-28 2011-08-31 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种低温烧结的ZnO-Bi2O3-B2O3系压敏电阻材料及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5739742A (en) Zinc oxide ceramics and method for producing the same and zinc oxide varistors
CN103030390A (zh) 一种氧化锌压敏电阻材料及制备方法
CN102515741A (zh) 一种氧化锌压敏电阻材料及其制备方法
CN105859279A (zh) 一种制备性能优良氧化锌压敏电阻陶瓷的新型工艺方法
CN105884345A (zh) 一种高电压梯度、低残压、低泄露电流的陶瓷及其制备方法
CN108962519B (zh) 一种高温热敏电阻材料的制备方法
CN115512916A (zh) 一种适用于低温烧结的氧化锌压敏电阻材料及其制备方法
CN112430104A (zh) 一种用于制备陶瓷的复合添加剂及其制备方法和应用
CN102087898A (zh) 用纯银作内电极制造氧化锌变阻器的方法
CN116283231A (zh) 一种ntc热敏电阻材料及其制备方法
JPH0867555A (ja) 酸化亜鉛焼結体の製造方法
CN111362689B (zh) 通过调控氧化铋晶体形态提升氧化锌压敏电阻通流能力的方法与氧化锌电阻片及其制备方法
JP3323701B2 (ja) 酸化亜鉛系磁器組成物の製造方法
JP2002343611A (ja) 酸化亜鉛バリスタの製造方法
CN115417664B (zh) 一种适用于宽温负载的镍锌铜铁氧体材料及制备方法
JPH0552642B2 (zh)
JPH0142602B2 (zh)
JPS5919444B2 (ja) 電圧非直線抵抗器の製造方法
CN108899144B (zh) 一种镍基热敏电阻材料的制备方法
CN116947458A (zh) 一种ntc热敏电阻材料及其制备方法
JP2003297612A (ja) 電圧非直線抵抗体およびその製造方法
JPH0142609B2 (zh)
JPH08241803A (ja) 酸化亜鉛系磁器組成物及びその製造方法
JP2001155908A (ja) 酸化亜鉛磁器組成物とその製造方法および酸化亜鉛バリスタ
JPH025001B2 (zh)

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination